风浪与涌浪.docx

风浪是指当地风产生，且一直处在风的作用之下的海面波动状态； 涌浪则指海面上由其他海区传来的或者当地风力迅速减小、平息，或 者风向改变后海面上遗留下来的波动。
风浪和涌浪是海面上最引人注目的波动。风浪的特征往往波 峰尖削，在海面上的分布很不风时、风区的关系。
、 :旳时论｝ ■
f 一—Ml ■
曲 ・
is S
Jr lq .
f 具诞彳屿口忑
■
ECO iOO -fiOC
图6-14凤速対15m/"波浪成长与风时％斑区的关系
二、涌浪的传播
当海面的风力迅速减小、平息或风向改变后，海面上遗留下 来的波动将不会从原来的风场中继续摄取能量，但波动不会立即消失。 它们在原来海区继续传播，甚至传至其他海区，经过漫长路程和时间 而慢慢消衰。此时的波动称为涌浪。
涌浪在传播过程中的显著特点是波高逐渐降低，波长、周期 逐渐变大，从而波速变快。这一方面由于内摩擦作用使其能量不断消 耗所致，另一方面是由于在传播过程中发生弥散和角散所致。
前已提及，实际的海浪可视为是由许多不同波长、不同周期
和振幅的分波组成，这些组成部分在传播过程中，波长大的速度快, 波长短的速度慢，于是使原来叠加在一起的波动分散开来，这种现象 称为弥散。
又由于各个分波的传播方向也不尽一致，在传播过程中向不 同方向分散开来，这种现象称为角散。正是由于上述种种原因使其波 高不断降低。
由于弥散，波速快、波长大的跑在前面，因此，传播距离越 远，波长大、周期长的涌浪越占优势地位。但波高却变得更小，以致 在海上难以看到它，然而当它传播到浅水或近岸时，波高又继而增大， 波长减小，常常以波群的形式出现，形成猛烈的拍岸浪，表现出惊人 的能量，它是冲蚀岸滩的活跃因子之一，对岸边建筑物破坏性很大， 但到此也就结束了它的生命。
由于涌浪传播的速度很快，常在风暴系统到来之前先行到达。 如果某地开始观测到周期很大而波高极小甚至极难察觉的涌浪到来， 继而周期逐渐变小，浪高继续增大，则意味着风暴可能向本地袭来。 因此人们把这种涌称为先行涌。有时甚至可在风暴到来之前几天内出 现。
涌浪的传播距离十分惊人，据调查，北太平洋加利福尼亚西 南沿岸，夏季缓缓而有力的拍岸浪，竟是由1X 104km以外的南极大 陆附近的大洋风暴产生的波动传播而来的涌浪所致。
涌浪在传播过程中比较准确地遵守c2=g入/2 n的关系，但
传至近岸浅水时，更接近于长波的性质。
浅海和近岸海浪
当波浪传至浅水及近岸时，由于水深及地形、岸形的变化， 无论其波高、波长、波速及传播方向等都会产生一系列的变化。诸如 波向的折射、波高增大从而能量集中，波形卷倒、破碎和反射、绕射 等。对海岸工程、海岸地貌的变化均具有重大影响。
一、波速、波长的变化
由前讨论已知，波速、波长、水深的关系为
角标号“0”表示深水情况的值（下同），比较以上二式得
观测表明，当波浪传至浅水和近岸时，其周期最为保守。设
T=T0，因此
即
或写成
（6-40）
深h/
该式描述了波浪传入浅水后，波速、波长与水深h或相对水 入0的关系见图6—15。
口鼻口口也
可见，当水深逐渐变浅时，其波速、波长都逐渐变小。
二、波向的折射
图S-16海浪的折射
波浪传入浅水后，由于波速和地形的影响，导致波向发生转
折。图6—16中，设EF为等深线，两边的水深与波速分别为hl、cl 与h2、c2，且hl〉h2, cl〉c2。等深线两边，两波向线的距离分别 为AB与A B',与等深线的交角分别为al与a2。波浪经过dt时 间后A点移动了AA，=c1d t的距离，而B点移动了BB，=c2d t的距离。
从图中可见，
合并上二式得
sin。］
sin CL 2
因为c1〉c2所以sina1〉sina2，即a1〉a2。说明波峰 线AB由水深hl跨过等深线进入水深h2的过程中，有逐渐与等深线 平行的趋势，也就是波向线与等深线逐渐垂直的趋势。这正是在海岸 上观察从外传来的波浪，到达近岸时波峰线总是大致与海岸平行的原 因。
不难推论，在海底凸出的海岬处，由于上述折射的原因，波 向线产生辐聚，而在凹进的海岸处，波向线辐散，见图6—17。因此 在海岬处常出现较大的波浪，而在海湾处相对较小。
图6-17海浪的辐聚与辐葩
三、波高的变化
波浪传入浅水后的波高变化不但与水深、波速有关，而且与 波向的折射也有密切关系。
设波浪传入浅水后的周期不变，两波向线铅直剖面间的能量 守恒（不考虑由于摩擦因子引起的能量消耗）。因此，单位时间内跨过 两波向线之间与其垂直的两断面的能量应该相等，即
EncL=E0n0c0L0
式中E为单位水面